метод CancelAsync() запрашивает остановку а не производит её. То есть фактически этот метод устанавливает поле CancellationPending равным true.

Чтобы остановить поток, нужно в рабочем потоке прописать следующее:
(bgWorker - статическая инстанция BackgroundWorker())

private void bgWorker_Work(object sender, DoWorkEventArgs e) // Событие DoWork
{
if (bgWorker.CancellationPending) {
e.Cancel = true;
} else {
// ресурсоёмкая операция
}
}

Зачем из любого метода (например, обработчика события нажатия кнопки Отмена) запрашиваем отмену:
if (bgWorker != null) {
if (bgWorker.IsBusy == true) {
bgWorker.CancelAsync();
}
}